Thiet Ke Mo Hinh Tricopter

A.TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ROBOT 3 ĐỘNG CƠ,6 ĐỘNG CƠ.............................2 Quadrokopter "klassisch".................................................................................................2 1.Cấu hình của Dragonflyer X6...................................................................................7 ........................................................................................................................................11 2.Cấu hình của Y-UFO:.............................................................................................14 3.Kết cấu Lemmiwinks trên RCGroups.....................................................................17 5.Kết cấu của Robfrench............................................................................................21 6.Kết cấu của Shrediquette........................................................................................22 1.NGUYÊN LÝ TRICOPTER:.................................................................................22 2.SƠ ĐỒ CƠ KHÍ:.....................................................................................................24 4.CON QUAY HỒI CHUYỂN (GYRO):..................................................................30 5. CCPM....................................................................................................................35 6. ĐIỀU KHIỂN KHÔNG CẢM BIẾN ĐỘNG CƠ BLDC 2 PHA (BLDC và ESC): ....................................................................................................................................42 7.GIAO TIẾP.............................................................................................................53 8.CÁC SƠ ĐỒ THIẾT KẾ KHÁC: ..........................................................................55 C.PHỤ LỤC.......................................................................................................................60

1

A.TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ROBOT 3 ĐỘNG CƠ,6 ĐỘNG CƠ

Hiện nay trên thế giới phổ biến nhiều loại flying robots multi-rotror các cấu hình chủ yếu là 4 động cơ (quadrotor) và 3 động cơ (tricopter).Các loại quadrotor được các trường đại học và các công ty nghiên cứu nhiều,các ứng dụng UAV cấu hình nhiều động cơ được phát triển về mặt thuật toán điều khiển được phát triển chủ yếu là quadrotor. Bên cạnh đó các cấu hình 3 động cơ (tricopter) và 6 động cơ (hexacopter) cũng được một só hãng máy bay mô hình phát triển nhưng tài liệu không quá mở. Quadrokopter "X-Mode" Quadrokopter "klassisch"

2

Octokopter "H" Octokopter "klassisch"

Koax-Tricopter "Y6" Dekakopter "H"

3

4

Koax-Quadro "+8"

Quadro/Octo "Jörg"

5

Hexa - Ring

Những người quan tâm đến máy bay mô hình ngoài người chơi còn là các phòng labs của các trường đại học ứng dụng UAV trong các lĩnh vực đời sống hàng ngày. Các loại máy bay mô hình 3 (hoặc 6) chủ yếu trên thị trường: Dragonflyer X6 Mikrokopter V1.0-ME Mini-Mixer tricopter UAVX X-BL 6

Y-UFO LA Heli Y-UAVP Y-UAVX

1.Cấu hình của Dragonflyer X6

Kích thước : •

•

•

Dimensions o Rộng: 91cm (36in) o Dài: 85cm (33in) o Top Diameter: 99cm (39in) o Cao: 25.4cm (10in) Dimensions (Without Rotors) o Rộng: 55cm (22in) o Dài: 49cm (19in) o Top Diameter: 63cm (25in) o Cao: 25.4cm (10in) Folded Dimensions o Rộng: 30cm (12in) o Dài: 68cm (27in) o Front Diameter: 35cm (14in) o Cao: 25.4cm (10in)

7

•

•

Folded Dimensions (Without Landing Gear) o Rộng: 13cm (5in) o Dài: 66cm (26in) o Front Diameter: 14cm (5.5in) o Cao: 13cm (5in) Folded Dimensions (Without Rotors or Landing Gear) o Rộng: 13cm (5in) o Dài: 51cm (20in) o Front Diameter: 14cm (5.5in) o Cao: 13cm (5in)

8

RF Communications •

•

2.4GHz Data Link o Link Type: Helicopter to Ground & Ground to Helicopter (Two-Way) o Helicopter Antenna: Wired Whip Antenna o Controller Antenna: Omni-Directional o RF Data Rate: 250kbps o Receiver sensitivity: -100dBm o Transmission Technique: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) o Frequency band: 2.4000 - 2.4835 GHz o Certifications: CE, FCC, IC, ETSI o Data Link Channel Selection: Automatic (13 Channels) 5.8GHz Video Link o Link Type: Helicopter to Ground (One-Way) o Transmitter Antenna: Omni-Directional o Receiver Antennas: Omni-Directional & Flat Patch o Transmission Power: 12dBm o Transmitter Power Consumption: 500mW

9

o o o

NTSC and PAL Compatible 7 Selectable Channels: 5740MHz, 5760MHz, 5780MHz, 5800MHz, 5820MHz, 5840MHz, 5860MHz Range varies with enviroment

11 Onboard Sensors • • • • •

3 Solid State MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) Gyros 3 Solid State MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) Accelerometers 3 Magnetometers (Magnetoresistive Sensors) 1 Barometric Pressure Sensor 1 GPS Receiver o GPS Battery Backup: 75mAh Lithium Polymer

GPS

• • • • •

GPS Used For: Position Hold, Location & Velocity Data Maximum Satellites Tracked Simultaneously: 16 Position Update Rate: 4 Hz GPS Antenna: Ceramic Patch Battery Backup: Lithium Polymer

Weight & Payload • • •

Helicopter Weight: 1,000g (35oz) Payload Capability: 500g (18oz) Maximum Gross Take-Off Weight: 1,500g (53oz)

Flight Characteristics:

• • • • • • • • •

Unassisted visual reference required Max Climb Rate: 7m/s (23ft/s) Max Descent Rate: 4m/s (13ft/s) Max Turn Rate: 90°/second Approx Maximum Speed: 50km/h (30mph) Minimum Speed: 0km/h (0mph) Launch Type: VTOL (Vertical Take Off and Landing) Maximum Altitude ASL: 2,438m (8,000ft) Maximum Flight Time: Approx. 20 min (without payload) 10

• •

Approx Sound at 1m (3.28ft): 65dB Approx Sound at 3m (9.84ft): 60dB

Rotor Blades

• • • •

Three Counter-Rotating Pairs (Six Rotors Total) Rotor Blade Material: Molded Carbon Fiber Upper Rotor Diameter: 40cm (16in) Lower Rotor Diameter: 38cm (15in)

Electric Motors

• • • • •

Brushless Motors: 6 Configuration: Direct Drive (One Motor per Rotor) Safety Features: Stall Protection Ball Bearing Voltage: 14.8V

Camera Attachments • • • • •

10MP (Mega-Pixel) Digital Still Camera with Remote Controlled Tilt, Zoom & Shutter 1080p HD (High Definition) Video Camera with Remote Controlled Tilt Thermal FLIR (Forward Looking Infra-Red) Camera with Remote Controlled Tilt & onboard digital video recorder Low Light (0.0001 lux) Dusk/Dawn Black & White Video Camera with Remote Controlled Tilt & onboard digital video recorder Micro Analog Color Video Camera Video Camera with Remote Controlled Tilt & onboard digital video recorder

Position Navigation Lights

11

• • • • •

Type: 1 Watt LED Variable Brightness Emitters Luminous Flux at Full Brightness: 40lm Purpose: Helicopter Orientation Confirmation Visible Condition Range: Full Darkness to Direct Sunlight Standard Aircraft Colors o Red: Left o Green: Right o White: Tail/Rear

Rechargeable Helicopter Battery

• • • • • • • •

Cell Chemistry: Lithium Polymer Voltage: 14.8V Capacity: 2700mAh Dài: 7.0cm (2.8in) Rộng: 6.7cm (2.6in) Cao: 2.7cm (1.0in) Connectors: Integrated Balance and Power Recharge Time: Approx. 30 minutes (after typical flight)

Landing Gear

• • • •

Installed Cao: 18cm (7in) Stance Rộng: 30cm (12in) Skid Dài: 30cm (12in) Landing Gear Material: Molded Carbon Fiber

Materials

12

• • • •

Carbon Fiber Glass Filled Injected Nylon Aluminum & Stainless Steel Fasteners RoHS Compliant

Operating Requirements • • • • • •

Recommended Pre-Use Temperature: 10° to 35°C (50° to 95°F) Maximum Environmental Operating Temperature: -25° to 38°C (-13° to 100°F) Relative Humidity: 0% to 90% Noncondensing Maximum Windspeed: 30km/h (18mph) Windspeed Recommended for Novice Pilots less than 16km/h (10mph) Windspeed for Optimal Video Recording using GPS Position Hold less than 10km/h (6 mph)

Flight Data Recorder • • •

Flight Data Recording: On-Board Stored To: Removable 2Gb MicroSD Memory Card Data Recorded: Onboard Sensor Flight Data (Link quality, Orientation, Altitude, Speed, Direction)

Các Dragon Flyer X6 có thể đặt các CAMERA và ứng dụng cho 1 số sở cảnh sát.

13

2.Cấu hình của Y-UFO:

Các kết cấu cơ khí:

14

15

Kết cầu về điều khiển

16

3.Kết cấu Lemmiwinks trên RCGroups

17

Đây là kết cấu đơn giản giúp mọi người có thể tự chế tạo.

18

19

4.Kết cấu TresCopter Khung:

http://www.trescopter.com

20

5.Kết cấu của Robfrench

FR CW FL CCW Rear CW Firmware = UAVX-V1.768gke-18F2620-16 Motor to Centre = 270mm Receiver : Spektrum AR6000 TX : Spektrum DX7 Motor = 2410-09 840KV Outrunner Brushless Motor (Red) ESC = Robotbirds 12A Props = epp1045 Gyro= 3x ADSRX300 Compass = HMC6352 Accel = LIS3LV02DQ Baro = none LM3480 and capacitors fitted to reduce to 3.3v Weight: 762g

21

6.Kết cấu của Shrediquette

Name: Shrediquette DLX Controller: Atmega168 @ 16 MHz, 5V (arduino mini pro, programmed in BASCOM AVR, 9 kB code) !!Attention: You'll need a Mega328 to use my GUI!! Gyroscopes: 3*ADXRS610 Accelerometer: ADXL322 Control modes: Heading-hold or auto-level Receiver: ACT DSL-4ST ESC: Tower Pro n18A, modified for digital I2C control Motors: Scorpion S2212-26 Props: EPP 10x4.5'' Battery: Terahobby 3s, 2200 mAh Frame: CFK coated balsa wood + CFK tubes + Delrin (POM) hubs & spacers Serial data link: Xbee Series 2 Endurance: 18 minutes Weight: 628g Lift-to-weight ratio: > 3:1

B.THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRICOPTER 1.NGUYÊN LÝ TRICOPTER: Mô hình tricopter có 3 động cơ : LEFT, RIGHT , và TAIL (đuôi).

22

Trong đó động cơ đuôi điều chỉnh việc đi tiến (forward) hay đi lùi (backward). Các động cơ sẽ quay theo chiều như hình vẽ khi tricopter muốn di chuyển. Muốn tăng tốc sử dụng 2 động cơ LEFT và RIGHT,nâng hạ chủ yếu do động cơ TAIL.

23

2.SƠ ĐỒ CƠ KHÍ:

24

3. LINH KIỆN VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRICOPTER:

25

Item Motor (SK 28-26-1350) x3 Battery (2200mAh) Servo (HXT500) Gyros (PG03) x3 Gyro (GY240) Electronic Speed Control x3 Duct x 3 Wire mesh Payload Structure Total

Mass (g) 150 183 9 12 24 36 300 100 100 186 1100

26

Sơ đồ điều khiển Bảng mô hình mô men quán tính (MI – Moment of inertia) của tricopter: Mô hình xấp xỉ này chỉ xét đến những thành phần chính như pin và các động cơ.

Phương trình giữa mô men của động cơ M = MImotor x α (T – mmg)dm = MImotor x α T = (MImotor x α)/dm + mmg Do đó dT/dα = MImotor/dm α mmdm

27

Khi tăng khoảng cách dm giữa các động cơ sẽ tăng dT/dα tức là T (thrust) sẽ tăng lớn với chỉ 1 lượng gia tốc góc thay đổi nhỏ Equating thrust and weight, To maintain stable flight,

Trearcosθ + 2T = Mo x g Trearcosθ.dm = T.dm MIbody x αyaw = Trearsinθ.dm Simplifying, αyaw = (Mog.tanθ.dm) / 3.MIbody Angular displacement in one second θyaw = (Mog.tanθ.dm) / 6.MIbody Considering MI of the craft, MIbody = 0.0806 kgm2 Tilt angle of the rear rotor, θ = 10° Distance between motor and craft CG, dm = 0.381m Craft takeoff weight, Mo = 1.1kg Nguyên lý điều khiển:

Tricopter được điều khiển qua song Radio.Thiết bị thu nhận được lập trình trong khối gọi là 120 độ CCPM. Lệnh từ thiết bị thu nhận sẽ chuyển đến ESC để điều khiển tốc độ của các động cơ.. Tricopter giữ ổn định thăng bằng nhờ các con quay hồi chuyển Gyro

28

4.CON QUAY HỒI CHUYỂN (GYRO):

Sự khác nhau giữa các chế độ hoạt động của Gyro Chúng ta biết rằng gyro cảm nhận sự thay đổi quây của heli và sửa đuôi thẳng lại, nhưng sự chỉnh sửa như thế nào là phụ thuộc vào chế độ cài đặt cho gyro (mode). Hai chế độ phổ biến nhất của RC heli là RATE và HEADING HOLD hay AVCS (theo cách gọi của Futaba). Chế độ Rate Ở chế độ này, gyro cảm nhận sự thay đổi vận tốc góc và ra tính hiệu chỉnh lại cho servo đuôi. Gyro phát hiện sự quây của heli và ra tính hiệu giữ đuôi cho heli không quây nữa, vậy ở chế độ này gyro không biết phải giữ cho heli cố định hướng bay. Có một tác động phụ khi sử dụng gyro ở rate mode là gyro luôn ra lệnh chống lại lệnh điều khiển đuôi của pilot làm quây đuôi có phần chậm đi.

29

Chế độ Heading Hold/AVCS Như tên đặt cho nó heading hold/giữ hướng hay AVCS ( Angular Velocity Control System/hệ thống điều khiển vận tốc góc hay khóa đuôi), gyro luôn giữ cho heli có hướng bay cố định. Bất cứ một tác động bên ngoài nào (không do pilot điều khiển) làm cho heli quây đầu đi hướng khác đều được gyro chỉnh sửa đuôi lại cho đến khi heli quây đầu đúng hướng bay của nó như ban đầu. Không như ở chế độ rate, ở chế độ heading hold gyro không ra lệnh chống lại điều khiển quây đuôi của pilot.

Các đặc tính của Gyro Ngoài chỉnh độ nhạy (gain), thì gyro có thể có nhiều chức năng khác. Đa số gyro hiện có trên thị trường có tất cả các tính năng sau:

30

Nên gắng gyro ở đâu, như thế nào? Một số cho là gắng gyro càng gần trục chính của heli thì càng tốt. Điều này không đúng, vì gyro cảm nhận sự thay đổi vận tốc góc chứ không phải góc quây quanh tâm của Gyro. Do đó bạn không cần phải đặt gyro gần trục chính của heli thay vào đó bạn nên quan tâm các yếu tố quan trọng khác như dưới đây: Bảo vệ gyro: Gyro cần được bảo vệ ngay cả khi heli “đập”, vì lý do này mà nên tránh gắng gyro ở phần trên cái kẹp đuôi vì nó rất dể bị flybar hay cánh quạt nhỏ đập vào khi heli “đập”. Chổ tốt để gắng gyro là phần dưới cái kẹp đuôi, bên trong khung heli hay hay ở phần đầu heli. Đặt nơi dể chỉnh: Tất nhiên, một lúc nào đó bạn có thể phải cần điều chỉnh gyro, do đó nên chọn chổ sao cho dể chỉnh nếu cần. Nếu như đặt trong canopy, bạn phải tháo canopy ra mỗi lần điều chỉnh gyro. Tránh nhiễu: Với heli điện, nên đặt gyro xa khỏi nơi có thể gây nhiễu như motor và ESC. Chắc chắn: Nơi gắng gyro phải sạch sẽ, cứng vững nên sử dụng băng keo hai mặt để giảm rung, thêm vào đó bạn có thể sử dụng dây cột bằng nylon để tăng thêm an toàn.

31

Lắp đặt Phần bộ phát (Tx) Vào menu chỉnh kênh cho servo đuôi để điều chỉnh các thông số sau đây: Đảo chiều servo đuôi nếu cần thiết cho nó quây đúng chiều: Để heli quây đúng chiều với cần điều khiển trên Tx, góc cánh quạt đuôi phải tăng khi cần điều khiển đuôi đẩy sang phải (cho mũi heli quây sang phải). Vậy nếu gạt cần điều khiển đuôi sang phải mà góc cánh quạt đuôi giảm, thì phải đảo chiều servo. Trim = 0 và sub trim = 0 (vị trí giữa): bạn phải có set up cho đuôi chuẩn về mặt cơ khí thay vì chỉnh trim.

32

Chỉnh Adjustable Travel Volume(ATV)/End Point Adjustment (EPA): Chỉnh giá trị max cho cả hai chiều. Ta sẽ điều chỉnh về phần cơ hay chỉnh giới hạn trên gyro sau. Chỉnh Exponential: +30% để giảm bớt độ nhạy của servo đuôi khi cần điều khiển ở vị trí giữa. Độ nhạy cao khi cần điều khiển nằm ở vị trí giữa do nguyên nhân chuyển động không tuyến tính mà nó gây ra do chuyển động quây của tay servo. Bằng cánh chỉnh Expo ta làm cho chuyển động của servo đuôi gần như chuyển động tuyến tính. Pilot giỏi thường không chỉnh Expo vì họ muốn quây đuôi nhanh, nhạy. Chỉnh Dual-Rate: 100% Chỉnh Revo Mixing: Inhibited. Nếu sử dụng gyro ở chế độ rate thì mới sử dụng chức năng này, sẽ bàn sau.

Chỉnh Gyro Mode & Gain/Sensitivity: 70%

33

Chỉnh Limit : 75% Chỉnh Delay 0 Chọn Digital Servo hay High/Low Frame Rate – nếu là digital servo thì phải gạt công tắt này cho digital servo trên gyro. Nếu chọn vị trí digital servo cho servo bình thường thì sẻ làm hỏng servo, do đó chú ý chọn cho đúng.

5. CCPM

CCPM là gì?

34

Với RC heli, CCPM (Cyclic Collective Pitch Mixing) có thể được định nghĩa một cách đơn giản là cơ cấu nhiều servo cùng hoạt động với nhau hay độc lập nhau để điều khiển chuyển động của swashplate. Có hai cấu hình CCPM, cấu hình thứ nhất sử dụng 3 servo và cấu hình thứ hai sử dụng 4 servo. Phần thảo luận dưới đây dựa trên cơ cấu CCPM 3 servo với góc chia 120 độ. Ngoài CCPM, để điều khiển swashplate ta còn có hệ điều khiển cơ khí, so với CCPM thì hệ cơ khi này chỉ sử dụng một servo đơn độc để điều khiển một chức năng riêng biệt của swashplate. CCPM kết hợp chuyển động của 3 servo để điều khiển swasplate, ví dụ khi cần điều khiển ga trên Tx di chuyển thì thì tất cả 3 servo cùng di chuyển làm cho swashplate di chuyển trên các mặt phẳng song song nhau lên xuống tương ứng với vị trí cần ga. Với CCPM thì mỗi chuyễn động của swashplate cần có ít nhất 2 servo hoạt động.

Hình trên là cơ cấu CCPM, hình dưới là cơ cấu cơ khí

Set up phần cơ và radio Tương tự như setup cho hệ điều khiển swashplate cơ khí thì set up phần cơ cho CCPM đóng vai trò rất quan trọng. Set up phần cơ đúng sẽ tiết kiệm nhiều thời gian sau này cho bạn. Bạn nên đọc kỹ hướng dẫn trước khi ráp. Một điều cốt yếu mà bạn cần nhớ trong khi set up CCPM là tính đối xứng và đúng góc. Dưới đây là phần hướng dẫn sơ lược 1.Lắp ráp heli như hướng dẫn, các thanh đẫy phải đúng chiều dài. Gắn tất cả các servo vào heli và gắn dây servo vào đúng kênh trên bộ nhận tính hiệu (Rx). Đây cũng chính là chổ mà nhiều người gặp phải khó xử, servo nào gắn vào kênh nào trên Rx? Có một cách đơn giản để giải quyết vấn đề, bạn cứ gắn servo điều khiển ball link nào nằm trên đường dọc trục với thân heli (đặt heli trước mặt bạn và nhìn từ đầu đến đuôi, cái ball link trên washplate nào ở vị trí phía trước hay phía sau của trục heli) vào kênh Elevator (kênh 3 nếu sử dụng JR radio và kênh 2 cho Futaba và Hitec radio). Sau đó gắn 2 servo còn lại vào kênh Aileron và Pitch (kênh 2 và 6 trên JR radio), bạn không cần quan tâm đến servo 35

nào trong 2 servo vào kênh nào, vì nó có thể được chỉnh lại bằng radio sau.

2.Bật công tắt máy phát (Tx) lên vào menu chọn swashplate và chọn swashplate có góc chia 120 độ. Tất cả trim cho các kênh phải ở vị trí chuẩn ban đầu, không sử dụng sub trim và các End point cho 3 servo này là 100%. Ở đồ thị pitch phải có đường thẳng 0,25,50,75,100 % (vị trí chuẩn). 3.Kéo gần ga trên Tx vào vị trí giữa (chú ý với heli điện thì bạn phải tháo dây điện motor ra khỏi ESC trước khi kéo cần ga). Gắn tay servo vào trục của servo sao tay servo hoặc là song song với thân servo hoặc là vuông góc với thân servo. Việc gắn tay servo vào servo này cũng rất quan trọng cho việc set up sau này, bạn nên tìm tay gắn sao cho chính xác như đã nói, nếu không làm được thì lúc này bạn sử dụng sub trim để chỉnh cho đúng (max 5%). Bây giờ thì bạn có thể gắn các thanh đẫy (ball links)

Theo hình này thì tay servo là song song với thân của nó

Tới đây ta có thể tìm hiểu thêm ưu và nhược điểm của CCPM

36

Ưu điểm Setup phần cơ dễ dàng do ít mối nối (links) và chi tiết cơ Ít bị “rơ” (slop) do ít mối nối hơn CCPM nhẹ hơn do ít phần cơ hơn Tải trọng lên servo ít hơn do các servo cùng chia lực để điều khiển swashplate. Nhược điểm: Bị hiện tượng “ảnh hưởng tương tác” (interaction), đây là hiện tượng làm cho swashplate bị chao đảo trong khi điều khiển swashplate. Hiện tượng này xảy ra vì các servo quây không cùng vận tốc như nhau. Servo càng chậm thì càng bị interaction. Một số Tx cao cấp mới cho phép bạn chỉnh sửa trong trường hợp này nhưng thường thì không thể triệt tiêu nó 100%. Vì CCPM sử dụng các khớp nối trực tiếp từ servo đến swashplate, do đó servo dển bị hư khi “đập” heli. Với CCPM, khi một servo “chết” trong khi bay thì bạn bị mất tất cả các điều khiển cơ bản làm giảm cơ hội đáp heli an toàn. CCPM cần phải sử dụng servo chất lượng cao, cùng nhà sản xuất, cùng model và cùng tuổi thọ. 4.Làm cho 3 servo cùng chuyển động đúng hướng quây. Đây củng có thể là công việc khó nhưng có một số các thủ thuật giúp bạn chỉnh nó dể dàng. Nên nhớ bạn chỉ đảo chiều quây servo khi cần chỉnh chuyển động tương đối giữa các servo. Không nên đảo chiều của servo khi cần chỉnh chiều quây theo chức năng của nó, trường hợp cần chỉnh chiều quây theo chức năng thì bạn phải vào swash mixing menu để chỉnh.

5.Trước khi gắn swashplate vào servo, bạn phải bảo đảm là các chiều quây trên servo là đúng giữa các servo (chuyển động tương đối giữa các servo). Vào Servo Reversing Menu để chỉnh nếu như cần thiết. Hai servo gắn hai bên heli (pitch và aileron) phải được chỉnh trước, bạn phải chỉnh sao cho nó quây ngược chiều nhau khi bạn gạt cần aileron trái hay phải (một tay servo quây lên thì tay kia quây xuống). Chỉnh elevator servo (servo gắn dây servo vào kênh 3 trên bộ JR như nói ở mục 1) sao cho tay servo này quây ngược chiều với hai servo kia khi điều kiển elevator.

37

Hình trên là hoạt động của aileron, hình dưới là hoạt động của elevator

6.Tới đây thì bạn bắt đầu kiểm tra chiều quây của servo cho đúng so với heli (đúng với chiều chức năng). Kéo cần điều khiển ga trên Tx vào vị trí giữa, gắn ball link từ servo vào swashplate chỉnh chiều dài của ball link sao cho swashplate cân bằng (nếu nó không cân bằng). Bây giờ bạn đẩy cần ga lên nêú như góc cánh tăng lên thì nó quây đúng chiều, trường hợp nó quây làm cho góc cánh giảm thì bạn vào menu chỉnh swash mix thay đổi “cực” cho giá trị (Ví dụ giá trị cho pitch là +70 thì bạn chuyển lại là -70 nó đổi chiều quây chức năng).

38

7.Sau khi swashplate được setup đúng theo mọi hướng và tương ứng với cần điều khiển trên Tx, thì bạn bắt đầu chỉnh khoảng di chuyển của servo. Nên nhớ là đa số các radio đã cài sẳn giá trị expo mặt định cho swashplate ở chế độ CCPM. Giá trị expo này giúp giảm hiện tượng interaction và làm swashplate chuyển động “trơn tru”. Vào swash mix menu để tăng giảm hành trình (khoảng di chuyển) của servo. Đừng thay đổi dấu “+ hay -“ trước số, chỉ thay đổi số thôi.

Chỉnh TRIM Khi mà phần cơ khí được chỉnh đúng thì heli có góc pitch âm và dương như nhau. Lúc này tùy thuộc vào mục đích bay của bạn thì bạn sử dụng đồ thị pitch để chỉnh lại cho phù hợp với lối bay của bạn (bay thông thường hay 3D...). Nếu như bạn cần phải chỉnh một ít để heli bay ngon thì bạn có thể sử dụmg trim, nhưng nếu phải chỉnh trim nhiều thì bạn nên chỉnh ball link hay thay thế cái ball link mới vì CCPM chỉ hoạt động tốt khi phần cơ chỉnh đúng và ít trim. Sự khác nhau giữa CCPM có góc chia 120 độ và 140 độ Chỉ có một số ít heli có góc chia 140 độ. Ưu điểm chính của hệ chia 140 độ so với 120 độ là nó đều về mặt hình học cho cả 3 servo. Như vậy thì tốc độ điều khiển swashplate của 3 servo sẽ như nhau, không như swashplate có góc chia 120 độ thì aileron có phần làm

39

swashplate lắc nhanh hơn là elevator. Nhược điểm là hệ chia 140 độ chỉ có ở một số radio và heli với CCPM 140 độ chưa thông dụng.

Swashplate 120 độ ở hình trên và swashplate có góc chia 140 độ ở hình dưới

Kết luận Mặc dù phần trình bày trên đây có thể phức tạp. Về mặt lý thuyết, setup cho CCPM không có gì khó khăn hơn setup cho hệ cơ khí bình thường. Thủ thuật của setup CCPM là bạn cần chính xác về chỉnh cơ khí và đọc qua trước sách hướng dẫn.

40

6. ĐIỀU KHIỂN KHÔNG CẢM BIẾN ĐỘNG CƠ BLDC 2 PHA (BLDC và ESC):

Các ESC có thể mua trực tiếp từ ngoài thị trường hoặc thiết kế từ vi điều khiển AVR.Source Code để điều khiển có thể lấy từ các thư viện http://open-bldc.org/wiki/Open-BLDC http://bldc.wikidot.com/project Với hệ thống motor không chổi quét, từ trường quây được tạo bằng mạch điện tử (ESC). Trong kết cấu của động cơ brushless, cuộn dây của mổi nam châm điện thay đổi độ lớn của từ trường tuần tự bằng ESC. Nam châm vĩnh cữu được gắn vào võ quây tạo thành các pha sao cho nó bị quây khi có từ trường quây.

41

Phương pháp điều khiển BLDC đều là phương pháp sensorless : không cần cảm biến đo tốc độ quay.Vì thế thay vì dùng cảm biến Hall,chúng ta có thể thiết kế bộ lọc kalman có vai trò là bộ quan sát trạng thái mà ta không đo Phương pháp đảo chiều không cảm biến động cơ BLDC 3 pha dựa vào sức điện động hồi tiếp rất thông dụng. Trong các hệ thống xử lí này sức điện động thường được sử dụng để xác định hướng của roto và theo cách đó sẽ định thời cho qua trình đảo chiều. Sự dịch chuyển của các nam châm roto trong động cơ 2 pha cũng giống như trong động cơ 3 pha, sản sinh ra sức điện động qua cuộn dây stato. Khái niệm sử dụng sức điện động trong cuộn dây thụ động stato để xác định hướng của roto được ứng dụng trong giải pháp đã đề cập đến trong phần ứng dụng của bài này. Một thuận lợi rất rõ ràng của việc sử dụng đảo chiều không cảm biến là để khử cảm biến Hall, nhưng có nhiều thuận lợi rõ ràng hơn sẽ được trình bày bên dưới. 6.1 HƯỚNG XOAY: Trong nhiều ứng dụng của động cơ, hướng xoay là mong muốn để diều khiển động cơ theo một hướng nhất định hơn là các ứng dụng khác: chẳng hạn nếu động cơ được sử dụng để làm mát một bộ nguồn máy tính thì nó phài thổi khí lạnh từ bên ngoài thùng máy vào bộ nguồn hơn là hút khí nóng từ bên trong thùng máy ra ngoài. Hơn nữa, hầu hết các cánh quạt đều được tối ưu để xoay theo một hướng. Hình 2.3 Các lỗ không khí hình nón trong đông cơ 2 pha:

42

Động cơ 2 pha cơ bản thì không bảo đảm hướng xoay khi khởi động động cơ. Hướng được xác định bằng việc khởi động roto đối diện và cuộn dây kích hoạt. Nếu khởi động vị trí của roto, cuộn dây kích hoạt thì hướng xoay cụ thể sẽ được xác định. Trong điều khiển không cảm biến, không biết thông tin về vị trí khởi đông của roto là điều có thể xảy ra. Vì vậy cần cần phải mang roto tới 1 vị trí biết trước được trước khi khởi động động cơ. 6.2 ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐIỀU XUNG: Trạng thái trước đây có thể được điều khiển tốc độ động cơ như mong muốn. Trong ứng dụng cho quạt cũng có thể giảm tiếng ồn như mong muốn và giảm năng lượng tiêu thụ cho động cơ. Một cách khác để điều khiển tốc độ của động cơ là điều khiển điện áp điều khiển của động cơ. Tuy nhiên một vài hệ thống chẳng hạn như máy tính có thể cung cấp một điện áp điều khiển hiệu chỉnh được cho động cơ ngay tức thời mà không cần giai đoạn nguồn. Hệ quả của điều này là nhiều hệ thống có phần cứng điều khiển điện áp cung cấp cho quạt không miễn phí. Khi tính đến các thiết bị điện tử điều khiển hệ thống quạt bao gồm các transistor điều khiển có thể sử dụng để điều khiển điện áp qua động cơ, cần thiết cho hệ thống để điều chỉnh điện áp cung cấp cho quạt được xem như là chức năng rườm rà. Tín hiệu xoay chiều tạo nên điện áp điều khiển tốc độ dựa vào các thiết bị điện tử điều khiển cho động cơ. Nếu một bộ vi điều khiển được sử dụng để điều khiển chiều của động cơ, thì bộ điều xung có thể được sử dụng để điều khiển điện áp khởi động chuẩn cho động cơ. Bằng cách thiết lập tín ngõ ra điều xung cho cuộn dây động cơ, điện áp khởi động chuẩn và do đó dòng qua cuộn dây có thể được điều khiển (xem hình 2.5). Chu trình làm việc của bộ điều xung ngõ ra chỉ rõ điện áp khởi động chuẩn cho cuộn dây; Hình 2.5 thể hiện 50% chu kỳ - điện áp khởi động chuẩn bằng 50% điện áp khởi động chuẩn. Sự gia tăng chu trình làm việc của ngõ ra bộ điều xung làm gia tăng tốc độ/moment của quạt

43

Để có thể thực hiện điều khiển tốc độ sử dụng điều xung thì cần phải có phần cứng điều xung trong vi điều khiển. Điều này bảo đảm chính xác và định thời không gây nhiễu, nó có thể sử dụng dãy điện áp tích cực (chu trình là việc) từ 0% đến 100% (chống lại phần mềm thực hiện điều xung). Điều xung điều khiển phần cứng thì cũng điều khiển rất nhiều firmware độc lập, để lại nhiều chu lỳ xung nhịp hơn cho nhiệm vụ quan trọng đảo chiều động cơ, các đặc điểm an toàn và điều khiển tốc độ vòng đóng.

Môt trong những đòi hỏi căn bản khi sử dụng điều xung để điều khiển tốc độ động cơ là tần số cơ sở của bộ điều xung thì phải lớn hơn dãy tần số của ngưỡng nghe (20Hz – 20KHz). 6.3 ĐỀ XUẤT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÍ: 6.3.1 VI ĐIỀU KHIỂN:

44

Điều khiển không cảm biến động cơ BLDC 2 pha như mô tả torng tài liệu này đòi hòi kênh chuyển đổi analog – digital cho cảm biến sức điện động và 2 ngõ ra điều xung cho điều khiển đảo chiều/ tốc độ. Thêm nữa cần một kênh chuyển đổi tương tự - số nếu chỉ cần theo một chuẩn tốc độ bên ngoài. Tốc độ tín hiệu, nếu cần, sẽ được đưa lên thêm vào tín hiệu ngõ ra. 6 chân xuất nhập được đòi hỏi. Attiny13 thì có 8 chân, vi điều khiển có khả năng điều khiển không cảm biến động cơ BLDC 2 pha theo tốc độ chuẩn bên ngoài và theo tốc độ tín hiệu ngõ ra. Sự gắn liền bộ chuyển đổi tương tự - số, chuẩn tương tự bên trong, 2 kênh điều xung và hiệu chỉnh tần số bên trong bộ dao động RC 9.6MHz giảm để linh kiện bên ngoài là nhỏ nhất. Ngõ vào bộ chuyển đổi tương tự-số sử dụng điện áp chuẩn ngõ vào là 1.1V cho việc chuyển đổi. Tất cả tín hiệu chuyển đổi tương tự-số phải thuộc khoảng 0-1.1V.

45

6.3.2 FIRMWARE: Những phần khác nhau của firmware cần cho điều khiển không cảm biến động cơ hai pha được trình như sau: 6.3.2.1 Điều khiển điện áp sử dụng bộ điều xung: Ta có thể sử dụng kĩ thuật điều xung để điều khiển điện áp qua cuộn dây chủ động và tốc độ của động cơ bằng cách sử dụng hai kênh của bộ điều xung. Hai kênh bộ điều xung được nối với transistor của giai đoạn điều khiển. Một bộ đếm định thời được dùng để nhận biết những bộ điều xung. Hoạt động của bộ định thời được chia làm 3 giai đoạn: hai sự kiện so sánh để thiết lập hay xóa những chân ngõ ra tương ứng( những kênh của bộ điều xung) và sự kiện còn lại là ngắt tràn. Ngõ ra bộ điều xung và đếm nhịp xung có thể xem ở hình 3-3 Hình 3-3 Bộ định thời của ngõ ra bộ điều xung trong hình thưc đếm nhịp xung

Nguyên nhân chính để dùng bộ đếm này là có thể sử dụng chức năng ngắt cờ tràn trong bộ định thời chuyển đổi analog - digital khi không có tín hiệu nhiễu làm sai lệch tín hiệu sức điện động. Bộ định thời ngắt cờ tràn cũng kích để phục vụ ngắt như thường lệ, vị trí của rotor được được xác định và sự đảo mạch cũng được thay đổi – nếu điều đó là đúng (nghĩa là nếu mức điện áp động được đo bởi bộ chuyển đổi AD vượt qua ngưỡng cửa cho phép ). Tần số căn bản của bộ điều xung được sử dụng trong khoảng tần số 20 kHz ngoài dãi tần số nghe được. Sử dụng bộ định thời từ bộ tạo xung 9.6 kHz bên trong và dùng nó để đếm nhịp xung, giá trị mong muốn đạt được cao nhất tại tần số 20 kHz là

46

240(9.6 MHz/20kHz/2). Tuy nhiên, khi không thể thay đổi giá trị cao nhất của bộ định thời trong Attiny13 kể cả khi dùng cả hai kênh so sánh thì kết quả của tần số căn bản được xác định bằng giá trị đỉnh mặc định của bộ định thời, đó là 255. Do vậy tần số nền là 18.85 kHz được chấp nhận trong hầu hết hệ thống quạt. Nếu quạt gây ra những âm thanh thanh không mong muốn ở tần số lên đến 20kHz thì việc điều chỉnh bên trong của bộ tạo xung RC là một lựa chọn tốt nhất. Khi điều chỉnh tần số dao động RC bên trong lên đến thì tần số chuẩn của bộ điều xung có thể được gia tăng. Tần số của máy dao động RC bên trong có thể được điều chỉnh lên đến 10% khoảng tần số danh định mà không gây ảnh hưởng đến quá trình điều khiển thiết bị. Cần tra cứu datasheets của AVR để có nhiều thông tin hơn cho việc điều chỉnh bộ dao động RC bên trong. Chú ý rẳng cầu chì CKDIV8 chia xung clock bằng 8 là chương trình mặc định. Cầu chì này phải được xóa để đạt được tần số xung là 9.6 MHz. 6.3.2.2 Ứng dụng của bộ chuyển đổi analog-digital để đo diện áp sức điện động: Việc lấy mẫu với bộ chuyển đổi A - D trong Attiny13 như đã đề cập được kích bởi sự kiện cờ tràn của bộ định thời (xem hình 3.3). Khi sử dụng bộ định thời trong hình thức đếm xung nhịp, hiện tượng cờ tràn xảy ra khi bộ định thời gần bằng 0, thời điểm này bộ điều xung chưa được bật nếu không chu trình làm việc sẽ rất thấp. Hầu hết các hệ thống quạt đòi hỏi từ 10% và 40% chu trình làm việc để hoạt động và sự chuyển mạch sẽ không xuất hiện khi lấy mẫu. Việc lấy mẫu đã vô hiệu hóa khả năng kích cờ tràn của bộ định thời, firmware lọc tương tự hay firmware liên hợp được tính toán sẽ được yêu cầu sử dụng điều khiển không cảm biến động cơ BLDC 2 pha khi tín hiệu nhiễu hay trái lại sẽ làm hỏng quá trình lấy mẫu sức điện động. Việc lựa chọn kênh ADC thích hợp được điều khiển bởi cùng một phần của đoạn mã lệnh cái mà đánh giá giá trị ADC được đo và điều khiển sự đảo mạch của động cơ. Cái này được mô tả chi tiết hơn trong phần liên quan đến việc điểu khiển sự đảo mạch Bộ chuyển đổi A – D có thể được đo lên đến 10 bít ở 15 ksps. Ở tỉ lệ lấy mẫu cao thì kả năng xử lí sẽ bắt đầu giảm dần. Phải chắc chắn rằng việc ngắt có đủ thời gian để xử lý ngắt, xung clock ADC bằng 1/8 xung hệ thống, là 1.2 MHz. Dùng xung clock ADC quá nhanh sẽ dần hạn chế khả năng xử lí của ADC xấp xỉ 8 bits, nhưng tốc độ đó cũng đủ cho việc đọc sức điện động. 6.3.2.3 prepositioning và khởi động Prepositioning của rotor được thự hiện bằng việc tăng áp hoạt động qua cuộn dây và đợi giai đoạn được cho đến khi rotor đã được cân bằng ở vị trí mong muốn. Âp hoạt động sau đó được hạ xuống để cho rotor quay ở vị trí nghỉ. Điều này chắc chắn rằng vị trí này xác định được. Sau đó động cơ khởi động vòng lặp mở, với sự liên lạc chung trì hoãn tùy thuộc vào mặt tìm thấy. Việc này cho phép sự điều khiển được thích ứng với động cái được điều khiển thời gian đáp ứng cơ khí của động cơ. Việc liên lạc chung trì hoãn trong suốt quá trình khởi động có thể được tính toán nếu có đủ thong tin về đặc tính của gia tốc động cơ có sẵn. Một sự lựa chọn khác, đáp ứng có thể được xác định bởi việc đo áp qua cuộn dây ở một tầm nào đó. 6.3.2.4 Sự đảo chiều: Một tuần tự khởi động được hoàn thành, sự đảo mạch không cảm biến được cho phép bằng việc cho phép ngăt cờ tràn của bộ định thời/ bộ đếm. Một khối đảo mạch 47

được dùng. ADC nội được dùng để đo suất điện động. Suất điện động đo được so sánh với một ngưỡng. Nếu suất điện động vượt qua ngưỡng một lần đảo mạch được biểu diễn. Một ít mẫu đầu tiên sau khi đảo mạch bị loại bỏ, để tránh việc đọc lộn nhờ vào sự chuyển mạch tạm thời. 6.3.2.5 Tốc độ chuẩn bên ngoài: Sự đề cập đến tốc độ chuẩn bên ngoài được thực hiện như một ngõ vào tương tự, vi điều khiển định giá trị để xác định tốc độ mong muốn của động cơ. Tốc độ của chính nó được đọc trong quy trình ngắt của bộ định thời, sau khi việc đo suất điện động được hoàn thành. Việc điều khiển tốc độ vòng lặp kín được xử lí bởi vòng lặp chính gần đó. Việc thi hành điều khiển vòng lặp kín là một bước đơn giàn, nhưng có thể được làm cho phù hợp với điều khiển PI nếu mong muốn. 6.3.2.6 Gián đoạn quá trình xử lí: Sự gián đoạn quá trình xử lí được giới hạn ngắt quá trình tìm kiếm. Trong tình huống ngắt, sự đảo mạch sẽ không kích. Khi điều khiển tốc độ được thiết lập tốc độ dòng hiện hành (hay nhiều sự đảo mạch giữa cờ tràn của bộ định thời) được kiểm tra. Thông tin này được dùng để reset thiết bị trong tình huống ngắt. Bộ định thời watchdog được dùng cho mục đích này. Bộ định thời watchdog được reset trên mỗi lần đảo mạch. Nếu động cơ đã ngừng chạy, sự đảo mạch sẽ không xuất hiện và bộ định thời watchdog không bị reset. Kết quả này trong cờ tràn bộ định thời watchdog, dẫn đến việc reset con vi điều khiển. Có thể kiểm tra cờ reset watchdog ở lúc khởi động để phát hiện lần reset gần đây có phải là của watchdog hay không. Việc này có thể giúp giữ theo dõi của nhiều sự thất bại, e.g. bằng việc tăng lên một xung đếm trong EEPROM. 6.3.2.7 Tốc độ ngõ ra: Quạt điện thường hay có một ngõ ra collector mở để phát tín hiệu tốc độ ra ngoài, để một PC( hay một ứng dụng nào khác) biết tốc độ của tải. Điều này có thể được hoàn thành bằng việc dùng chân reset trên Attiny13, cái mà có thể xem là những chân I/O. Làm điều này trên phần mềm không cần bất cứ một linh kiện ngoài nào để tạo ra tín hiệu, giảm giá thành toàn diện 6.3.2.8 Bỏ sự lựa chọn Bỏ sự lựa chọn có thể tạo cho debugWIRE gỡ những tính năng để dùng trong hệ thống gỡ khi dùng mkll JTAGICE. Điều này chỉ yêu cầu chân linh kiện này hay đưa ra một phương pháp gỡ có kết quả tốt ở một phí tổn trong khả năng cho phép. Sự thích ứng này là một ví dụ mã lệnh để một động cơ DC hai pha co được dễ dàng hơn trong cách này. Trong ứng dụng cuối cùng mà chân Reset có thể , nếu mong muốn, được dùng cho mục đích khác, chẳng hạn như một tín hiệu tốc độ. Đề cập đến dữ liệu của mkll JTAGICE để biết chi tiết hơn vể việc chọn gỡ khi dùng debugWIRE. 6.4. MÔ TẢ MÃ NGUỒN ĐƯỢC BAO GỒM: Mã nguồn thưc hiện điều khiển động cơ BLDC hai pha như mục đích của tài liệu này. Tất cả các thông số biểu diễn được săp xếp dễ dàng để mà mã nguồn được dẫn chứng bằng tài liệu trong lưu đồ trong phần dưới như html. Tài liệu html được tìm thấy cùng nhau với file nguồn – file readme.html là một file gốc của tài liệu htlm. 6.4.1 Lưu đồ phần mềm: Lưu đồ phần mềm tìm thấy ở dưới theo: Mức cao của lưu đồ cho thi hành phần mềm được biểu diễn ở hình 4-1,hình 4-2 trình bày lưu đồ cho lộ trình preposition và startup. Hình 4-3 trình bày lưu đồ cho lộ trình phục vụ ngắt của bộ định thời, nơi mà sự

48

đảo mạch không cảm biến xuất hiện.

49

50

51

7.GIAO TIẾP

-

tricopter dùng giao thức I2C để truyền tính hiệu lệnh từ bộ vi xử lí đến ESC, nhằm tăng độ nhạy của ESC giúp bay đầm hơn tốt hơn. Mình không biết thật hư ra sao nhưng đa phần 99% Quacopter mình thấy đều dùng I2C cho kênh ga, do đó I2C phải có rất nhiều ưu điểm so với PWM. Một số người có cách chế ESC để chạy đc I2C nhưng rất rắc rối và đòi hỏi kiến thức sâu. Trên thị trường thì mình có 1 loại ESC chạy I2C là YGE 18i giá khoảng 60us, dòng 18A. - tricopter muốn bay đầm, dễ điều khiển và chính xác thì phải cần bộ "stabilizer" bao gồm 3 gyroscope ở 3 trục khác nhau. Cái này giống hệt như Flybarless ở Heli thường. Không có bộ này thì vẫn bay được nhưng kho điều khiển và có thể sẽ rất nhạy, giống như bay heli flybarless mà không có bộ V-bar (chip cân bằng điện tử). Một số bộ stabilizer tối tân còn tích hợp cả 3 con accelerometer ở 3 trục khác nhau (cảm biến gia tốc) tăng độ chính xác lên một bậc.

-

ESC dùng I2C mà không dùng PWM như các ESC thông thường (tần số đáp ứng 50Hz) vì I2C tốc độ đáp ứng cho kênh ga (tốc độ motor) có thề lên tới 1Khz (brushless có thể đáp ứng được ở tần số này trong khi brushed thì không), do đó điều khiển cân bằng sẽ smooth hơn, đáp ứng với môi trường thay đổi nhanh hơn.

THUẬT TOÁN:

52

Sơ đồ quan hệ giữa tricopter và trạm mặt đất

53

8.CÁC SƠ ĐỒ THIẾT KẾ KHÁC:

54

55

56

57

Mô hình thiết kế theo kết cấu VTOL

58

C.PHỤ LỤC Dưới đây là danh sách một số indoor flying robots được phát triển ở các trường đại học đã trình diễn tại AUVSI 2009 International Aerial Robotics Competition Arizona State University Unmanned Aerial Vehicle 2005 Capstone Engineering Project http://ctas.east.asu.edu/post/capweb/capweb05/coverpage.htm Our contract called for the design, construction, and testing of a wing-hub assembly for a novel new UAV. This vehicle is intended as a fixed-wing drone that our helicopter pilots can deploy in flight to scout ahead, and which converts to auto-gyro mode for safe vertical landing and recovery in rough terrain. The page links below will guide you through our project. Carnegie Mellon University Autonomous Helicopter Project http://www-2.cs.cmu.edu/afs/cs/project/chopper/www/

59

Mục đích của trực thăng tự hành là phát triển hệ thống vision – guided có thể tự hoạt động theo các nhiệm vụ đề ra trong bất cứ điều kiện thời tiết Clarkson University Inflatable Unmanned Aerial Vehicle (i-UAV) http://people.clarkson.edu/~pmarzocc/i-uav/i-uav-web.html Cornell University Cornell University Unmanned Aerial Vehicle Team http://www.cuuav.org/ Thiết kế mô hình máy bay cánh bằng Drexel University Closed Quarter Aerial Robotics (CQAR) http://www.pages.drexel.edu/~weg22/CQAR.html Mô hình máy bay này chỉ nặng có 27 g Florida Institute of Technology Versatile Robotic Tilt-rotor for Information Gathering Operations (VERTIGO) http://my.fit.edu/senior_design/vertigo/overview.html Thiết kế này dựa vào ý tưởng đằng sau chiếc Bell-Boeing V-22 Osprey. VERTIGO hi vọng sẽ chứa đựng cả ưu điểm của máy bay cánh bằng và trực thăng. Georgia Institute of Technology Georgia Tech Aerial Robotics http://controls.ae.gatech.edu/gtar/ Georgia Tech UAV Research Facility http://uav.ae.gatech.edu/ Georgia Tech Aerial Robotics Team http://www.imaginerobots.com/aerialrobots/source/aerialrobots_full.asp GTRI Traffic UAV http://avdil.gtri.gatech.edu/RCM/RCM/DroneProject.html Iowa State University Microprocessor-Controlled Aerial Robotics Team (Micro-CART) http://seniord.ee.iastate.edu/ongo03/ Lehigh University Micro Aerial Vehicle Research http://www.lehigh.edu/~inmav/2005/Competition.htm

60

LeTourneau University Phoenix Project http://www.letu.edu/opencms/opencms/_Academics/Engineering/engineering/studentprojects/auvsi/aboutlu.html Massachusetts Institute of Technology PCUAV: Parent Child Unmanned Aerial Vehicle http://web.mit.edu/aeroastro/pcuav/ MIT/Draper Autonomous Helicopter Project http://web.mit.edu/whall/www/heli/ Mesa State College MSC Aerial Robotics http://www.flyingrobots.com/our_mission.htm Mississippi State University http://www.ae.msstate.edu/%7Emasoud/Projects/mav.html New Mexico State University http://www.psl.nmsu.edu/aas/uv.php North Carolina State University NCSU Aerial Robotics Club http://www.ncsu.edu/stud_orgs/ar/ Pima Community College UAV Club http://wcedu.pima.edu/~chdiscenza/ Rose-Hulman Institute of Technology Robotics Team http://rhitrobotics.org/ http://www.rose-hulman.edu/~carterfd/aerial_robotics_club.html South Dakota School of Mines and Technology UAV Project (Part of CAMP - Center for excellence and Advanced Manufacturing and Production) http://uav.sdsmt.edu/uav.php?page=Home Southern Polytechnic State University Aerial Robotics Team http://a-robotics.spsu.edu/ Stanford University

61

Dragonfly Project http://sun-valley.stanford.edu/hybrid/UAV/body_index.html http://airtraffic1.stanford.edu/~uav/ Dự án này được hỗ trợ bởi NASA thiết kế các UAVs tự hành bền vững và kết hợp nhiều UAVs với nhau. HUMMINGBIRD Aerospace Robotics Laboratory http://sun-valley.stanford.edu/projects/helicopters/helicopters.html/ Texas A&M University The Texas Buzzard http://aeweb.tamu.edu/aeroel/buzzard/ The Texas Buzzard is an autonomous UAV for aerial reconnaissance developed by a team of Aerospace Engineering students at Texas A&M University for entry in the 2004 AUVSI Student UAV Competition. The Ohio State University The Aerial Robotics Team http://tarc.org.ohio-state.edu/ The mission requires that an autonomous vehicle fly to a specified location from a distance of 3 kilometers and identify a particular structure. Once the structure is identified a sensor probe must carry out reconnaissance of a particular type. Access to the structure will be through doors, windows etc. The required information will not be accessible from the outside; therefore the probe must access the interior in order to achieve the desired information. University of Arizona Aerial Robotics Club http://clubs.engr.arizona.edu/arc/0405site/index.htm Undergraduate UAV design/ build club that competes in the International Aerial Robotics Competition. Aerial Robotics at the University of Arizona http://clubs.engr.arizona.edu/arc/Keith/ARC%20WEBSITE/ Undergraduate UAV design/ build club that competes in the International Aerial Robotics Competition. NOTE: MAYBE THE SAME AS THE ABOVE LISTING University of California at Berkley BEAR: Berkeley Aerobot Team http://robotics.eecs.berkeley.edu/bear/ The BErkeley AeRobot (BEAR) project is a collective, interdisciplinary research effort at UC Berkeley that encompasses the disciplines of hybrid systems theory, navigation, control, computer vision, communication, and multi-agent coordination, since 1996. They currently operate six fully instrumented helicopters, in addition to many fixed- and rotary

62

wing vehicles under development, equipped with GPS/INS, camera, and other sensors on board, which we have been using to validate our control systems design algorithms for UAVs. University of Central Florida Robotics Laboratory Project Pegasus http://robotics.ucf.edu/air/projectpegasus.php?menu=air We are designing an autonomous hovering platform for the AUVSI International Autonomous Aerial Vehicle Competition. The power plant will consist of four electric lift motors and two electric pusher motors. The vehicle will be able to fly autonomously, avoid obstacles, and locate objects using a machine vision system. The object detection will be done using a machine-learning algorithm that classifies images. Humming Bird http://www.ucfuav.com/index.html Same as above. University of Colorado http://aerospace.colorado.edu/research/recuv_brochure.pdf http://recuv.colorado.edu/index.cgi? dir=home&num=&perpage=§ion=&session=&template=newrecuv The University of Colorado has a research department dedicated to UAV research. The UAV applications are aimed towards earth and atmospheric research. They also have a great news section aimed towards UAVs being used for research. University of Illinois at Urbana-Champaign UIUC Aerial Robotics Club http://www.aae.uiuc.edu/cornbots/ “We’re gonna git you sucka.” The ARC intended to give students learning opportunities in a real-world application of some of the latest robotics technologies. Our ultimate goal is to compete in the International Aerial Robotics Competition. To do so we have full autonomy to undertake whatever research, design and construction necessary to the completion of that goal. Our past projects have included autonomous land vehicles, blimp, and fixed wing aircraft--all working with some degree of success. Currently we are undertaking the most ambitious project, the design and construction of a fully autonomous helicopter that will compete in the International Aerial Robotics Competition. University of Maryland Autonomous Vehicle Laboratory http://www.aero.umd.edu/research/avl.html The Autonomous Vehicle Laboratory (AVL) conducts research and development in the areas of advanced aerospace vehicle concepts that incorporate autonomous and intelligent software for making complex decisions. Applications include micro, mini and full-scale Uninhabited Air Vehicles, nano-satellites, and other robotic systems. University of Notre Dame

63

Micro Aerial Vehicle Development Group http://www.nd.edu/~mav/ The Notre Dame Micro Aerial Vehicle Development Group is no longer active at the University of Notre Dame. The pages associated with this website have not been updated since May 2002. Some of the original web page materials remain within this website as a reference for other micro air vehicle developers. However, it is duly noted that the information on this website is dated and many of the links to other webpages have not been verified to still be accurate. It is likely that the contents of this web page will disappear completely in the future. University of Southern California Autonomous Flying Vehicle Project http://www-robotics.usc.edu/~avatar/ The USC Autonomous Flying Vehicle Project was initiated in 1991. Since then the Robotic Embedded Systems Laboratory has designed, built and conducted research with four robot helicopters, the latest being the 3rd generation AVATAR (Autonomous Vehicle Aerial Tracking And Reconnaissance). Since the beginning of the project, a guiding design philosophy has been to create flying robots with high levels of autonomy. Initially, the focus of our research was in creating a reliable control mechanism for a model helicopter. Once that had been achieved we focused on performing higher lever tasks with the helicopter. Besides stable autonomous flight, today we are able to perform tasks such as GPS waypoint navigation, autonomous vision-based landing and autonomous sensor deployment. We are currently researching areas such as autonomous landing on a moving target, deployment on a moving target, stealthy target pursuit and vision-based obstacle avoidance in 3D. University of Texas at Austin UT Aerial Robotics http://iarc1.ece.utexas.edu/ The University of Texas Aerial Robotics Team is composed of people from the University's Robotics Team. Our mission is to build an unmanned autonomous flying vehicle for the 2005 IARC competition. For Fall 2004 we are focused on a fixed wing system to complete the GPS waypoint navigation stage. We will keep our working helicopter system in good shape but first we will get a foothold on testing procedures with the fixed system. University of Texas at Arlington Autonomous Vehicles Laboratory (AVL) http://www3.uta.edu/faculty/reyes/AVL/Default.htm The University of Texas at Arlington (UTA) is rejuvenating its Autonomous Vehicles Laboratory (AVL). The AVL is concerned with answering a host of research questions related to engineering remotely-controlled, autonomous, and cooperatively-controlled unmanned aerial vehicles (UAVs) and unmanned ground vehicles (UGVs), as well as numerous supporting technologies. The AVL is equally concerned with providing undergraduate and graduate students with multidisciplinary engineering experiences in developing AVs. The AVL will eventually become a microcosm where student teams

64

apply "best practices" to create AV solutions that can win international student competitions. University of Washington Flight Systems Laboratory http://www.aa.washington.edu/research/fsl/ OUTDATED. NONE OF THE LINKS WORK Trans-Pacific UAV Design http://www.aa.washington.edu/courses/aa410/2000_2001/transpac.html The UW-TransPac UAV is a 55 lbs all composite UAV capable of carrying a payload of 5.5 lbs over a range of 5000 miles. A full scale vehicle (with a temporary fuselage) was tested thoroughly at the Kirsten Wind Tunnel. The full vehicle, including the final graphite-epoxy fuselage, wing, tail, and control surfaces, was completed on schedule within 15 weeks of project start. The UW-TransPac can be launched using a catapult or a conventional landing gear. It was designed for simplicity and low cost. Virginia Tech Virginia Tech Autonomous Aerial Vehicle Team (AAVT) http://www.me.vt.edu/uav/ The Virginia Tech Autonomous Aerial Vehicle Team is comprised of 22 members of the Mechanical Engineering department. The goal of our team is to design and equip two aerial vehicles for autonomous, unmanned flight. The vehicles will perform in two separate competitions sponsored by the Association for Unmanned Vehicles International (AUVSI). Our team is funded and supported by various sponsors, and the JOUSTER group. INTERNATIONAL UNIVERSITIES Exeter University (United Kingdom) 4th Year UAV Project http://www.projects.ex.ac.uk/uav/ An ongoing project here at the department of Engineering is the Flying Platform project. Running for the past two years as a 4th year group project the aim has been to design, manufacture and develop an autonomous flying platform. The specifications required of the project has meant that a large number of Engineering disciplines have had to be incorporated including, mechanical, control, electrical, management and structural engineering. The differing areas of the projects have included mathematical modeling, rotor design, ignition systems, gyroscopic stability and platform design. Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes (France) Robea-ROBVOLINT Project http://www.ircyn.ecnantes.fr/irccyn/d/en/equipes/Robotique/Themes/Mobile&theme=8192#VOL_INT The Robea-ROBVOLINT project, which include four laboratories (IRCCyN, I3S, IRISA/Rennes and CEA/List), is directed by Professor Tarek Hamel (I3S). This project

65

aims at making progress knowledge in the field of aerial robotics with an application in indoor environment. This goal requires a scientific and technical gait leading in parallel and narrowly the developments of the theory and experimentation. NOTE: NO INDIVIDUAL WEBSITE Monash University (Australia) Aerobotics Research Group at Monash http://www.ctie.monash.edu.au/hargrave/aerobotics.html The Aerobotics© (Aerial Robotics) Research Group at Monash, established in 1999, is interested in all aspects of the design, construction and application of UAVs. The Group's primary focus is on electrically powered aircraft however its research is also supported by more conventional aircraft particularly for long range applications. Queensland University of Technology (Australia) QUAV http://www.bee.qut.edu.au/projects/quav/Undergraduate/index_undergraduate.html What are we trying to do here in the QUT Avionics Dept? Well, we produce approximately 50 highly skilled avionics engineers each year. The QUAV projects are designed to challenge and provide practical experience in working on aerospace projects for the students. In addition, the staff associated with these projects have a great desire and enthusiasm in developing robust UAV platforms. QUT Avionics are not so interested in aerodynamic design of our UAVs, but more in the control aspects of the UAVs. Simon Fraser University (Canada) Helicopter Automation With Control Systems (HAWCS) http://www.sfu.ca/~arg/heli/index.html We are a bunch of students and hobbyists working on UAV systems. We call ourselves HAWCS, which comes from our group name for an undergraduate engineering project class in 2001. Our initial goal is to implement an autopilot for a model helicopter. However, our eventual goal is to achieve the mission and win the top prize at the annual International Aerial Robotics Competition. Swiss Federal Institute of Technology (Switzerland) UAV Group (within the Measurement and Control Laboratory) http://www.uav.ethz.ch/ http://www.uav.ethz.ch/research/projects/student_research_UAV Our group deals with various aspects of flight control, navigation, trajectory planning, and mission management for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). Originally our main focus was on robust flight control for unmanned helicopters. However, during the last few years we have extended our research activities on flight control for fixed wing aircraft and airships as well as integrated navigation algorithms and computer board developments. Technische Universitaet Berlin (Germany) MARVIN (Multi-purpose Aerial Robot Vehicle with Intelligent Navigation)

66

http://pdv.cs.tu-berlin.de/MARVIN/ Since 1993 the Real Time Systems & Robotics Group (PDV) has been developing autonomously operating flying robots for participation in the Association for Unmanned Vehicle Systems International's (AUVSI) International Aerial Robotics Competition (IARC). This work has been done basically by students in the framework of the project course "PDV-/Robotik-Projekt" and master's theses. University of Alberta (Canada) University of Alberta Aerial Robotics Group http://www.ece.ualberta.ca/~uaarg/ The University of Alberta Aerial Robotics Group (UAARG) is an interdisciplinary student group that actively involved in the design and construction of unmanned aerial vehicles (UAVs) for the International Aerial Robotics Competition (IARC) as well as the Seafarers Student UAV Competition. University of British Columbia (Canada) Fizz Aerial Robotics Club http://engineering.physics.ubc.ca/~roboclub/ Official web site of the Fizz Aerial Robotics Club. NOTE: OUTDATED http://www.mech.ubc.ca/~ARC NOTE: DOES NOT WORK University of Ottawa (Canada) Advanced Robotic Innovations Society in Engineering (ARISE) Aerial http://www.site.uottawa.ca/arise/uav.html The Advanced Robotic Innovations Society in Engineering (ARISE) is a student run club design to foster a competitive interest in robotics at the University of Ottawa. ARISE is an organization dedicated to research, education, and innovation. Founded in October 2003, we are a team of highly dedicated engineering and administrative students looking to create a name for ourselves within the school and among universities in North America. In response to the great amount of interest we've received, ARISE is very happy to announce our expansion into a new project this year - the AUVSI's International Aerial Robotics Competition (IARC). University of Sydney (Australia) Research on Autonomous Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and Robotic Aircraft http://www.aeromech.usyd.edu.au/wwwdocs/uav.html The Aeronautical Engineering UAV Research Group has one of Australia’s largest and most active team of robotic aircraft researchers, comprising of up to ten academics and research students. Originally developed to provide flight research platforms in support of the department’s various research activities, they are also used to enhance skills in airframe design and fabrication, flight instrumentation, flight control systems, and operational aspects of UAVs. They form the basis of technology demonstrators for many

67

aspects of Aeronautical Engineering, and are now also being used to explore commercial applications for autonomous flight vehicles. University of Waterloo, Canada (Canada) Waterloo Aerial Robotics Group http://www.ece.uwaterloo.ca/~warg/ The Waterloo Aerial Robotics Group is a team of University of Waterloo students who, with the support of our sponsors, are developing a series of fully autonomous flying robots for entry into the International Aerial Robotics Competition. The objective of this multi-year competition is to push the envelope of technology by seriously challenging students to accomplish near-impossible mission objectives. The goal is to build a fleet of air vehicles capable of flying three kilometers, identifying target buildings, entering the structures and navigating inside to obtain visual reconnaissance information.

68